وتشهد الأرض انخفاضا سريعا في التنوع البيولوجي، يشار إليه في كثير من الأحيان بالإنقراض الجماعي السادس، إذ أن فقدان الموئل وتغير المناخ والتلوث يوصل الأنواع إلى الحافة بمعدل غير مسبوق، وفي مواجهة هذه الأزمة، يلزم اتخاذ إجراءات استراتيجية، وقد برزت نظم المعلومات الجغرافية كمنبر نهائي لتوجيه تلك الاستراتيجية، ومن خلال وضع مجموعات بيانات منفصلة عن السواتل، إلى عمليات الرصد الميداني، توفر المعلومات الاستخباراتية الأساسية اللازمة.

تحديد مواقع ساخنة للتنوع البيولوجي: معيار صارم

وقد أضفى مفهوم " النورمن مايرز " على مفهوم " التنوع البيولوجي " طابعا رسميا في الثمانينات باعتباره وسيلة لتحديد أولويات جهود الحفظ حيثما تكون الحاجة إليها أكبر، ولكي تكون المنطقة مؤهلة كموقع ساخن، يجب أن تستوفي معيارين صارمين، أولا، يجب أن تتضمن ما لا يقل عن 500 1 نوع من أنواع النباتات المسببة للإصابة بالوباء الوطن، التي لا توجد فيها أنواع أخرى على الأرض، وهذا يشكل بديلا للانتماء العام في جميع الفئات التي لا بد أن تكون فيها خاضعة للضبوطات.

هناك 36 بقع مُعترف بها للتنوع البيولوجي في جميع أنحاء العالم، مجتمعة، تغطي مساحة أرضية الأرض 2.4 في المائة، على الرغم من هذه البصمة الصغيرة، فإنها تدعم نسبة غير عادية من الحياة، أكثر من 50 في المائة من أنواع النباتات المتوطنة في العالم، وحوالي 43 في المائة من الطيور المتوطنة، الثدييات، الزواحف، والأنواع الأمفية،

The GIS Advantage: Moving Beyond Static Maps

وكانت خرائط الحفظ التقليدية ثابتة، كثيرا ما تكون مستمدة من يد، ومحدودة من المعلومات التي يمكن أن تنقلها، مما يغير من جوهرها نظام المعلومات الجغرافية هذا من خلال إتاحة تحليل دينامي متعدد المستويات، ويتيح للباحثين طرح أسئلة مكانية معقدة: أي مناطق من الغابات المتبقية هي الأكثر أهمية بالنسبة لطير مُعرض للخطر؟ أين الثغرات الموجودة في الشبكة الحالية للمناطق المحمية؟ وكيف يمكن لتغير المناخ أن يغير حدود موئل الأنواع على مدى السنوات الخمسين المقبلة؟

إدماج أصحاب البيانات المنفصلين

وتكمن القوة الأساسية لنظام المعلومات الجغرافية في قدرتها على إدماج المعلومات، وقد يشمل مشروع وحيد لنظام المعلومات الجغرافية لمحطة ساخنة للتنوع البيولوجي طبقات للارتقاء، والمنحدر، والهيطل السنوي، ودرجة الحرارة القصوى، ونوع التربة، وتغطية الأراضي، والكثافة السكانية البشرية، وشبكات الطرق، وآلاف نقاط حدوث الأنواع، ويمكن للمحللين، من خلال الجمع بين هذه الطبقات، أن يبنيوا صورة شاملة عن العزلة الإيكولوجية والقوى البشرية التي تشكل منطقة من المناطق.

النماذج الافتراضية مع نماذج توزيع الأنواع (شعبة الإدارة العامة)

ومن أكثر التطبيقات قوة لنظام المعلومات الجغرافية في هذا المجال نماذج توزيع الأنواع، ولا يمكن أن تغطي الدراسات الاستقصائية الميدانية كل كيلومتر مربع من المستودعات الساخنة المزدحمة، وتظهر الخوارزميات المميزة، مثل ماكسينت، وتستخدم نقاطا معروفة للانواع ومتغيرات بيئية للتنبؤ بالموائل المناسبة عبر المشهد العام، ويحسب النموذج العلاقة الإحصائية بين الأنواع التي يُعرف أنها صالحة للعيش فيها، والعلاقة البيئية التي تُعرف بها.

Landscape Connectivity and Fragmentation Analysis

ولا يمكن أن ينجو التنوع البيولوجي في جيوب معزولة، بل يتعين على الأنواع أن تجتاز المشهد لإيجاد الغذاء والأصدقاء والتكيف مع تغير المناخ، وتوفر نظم المعلومات الجغرافية أدوات لقياس الربط بين المناظر الطبيعية، ويمكن للمحللين أن يرسموا خرائط لتشتت الغابات، وأن يحددوا نقاطاً ثابتة في ممرات الحياة البرية، وأن يُمثلوا مسارات أقل مقاومة لحركة الحيوانات، ويُسترشد هذا التحليل مباشرة بتصميم ممرات الرصد المحمية.

التخطيط المنهجي لحفظ الطبيعة

وتقتصر موارد الحفظ على الموارد المتاحة، إذ تساعد أدوات التخطيط المنهجي لحفظ الطبيعة، مثل ماركسان، على تحقيق أقصى قدر من هذه الموارد، ونظرا لمجموعة من أهداف الحفظ (مثل حماية 20 في المائة من كل نوع من أنواع النباتات) ومجموعة من وحدات التخطيط، فإن البرمجيات تدير آلافا من المجارير لإيجاد الحل الأكثر كفاءة، وتحدد شبكة من المناطق التي تفي بالأهداف مع تقليل التكاليف إلى أدنى حد، مثل النزاعات مع الزراعة أو التنمية الحضرية.

مصادر البيانات الأساسية لرسم الخرائط ذات الصلة

ولا يُعدّ تحليل أي نظام للمعلومات الجغرافية سوى جيد مثل البيانات التي يستهلكها، ويعتمد رسم الخرائط الحديثة لمحطة القفز على مجموعة من قواعد البيانات العالمية، والصور الساتلية، والملاحظات المجمّعة في الميدان.

مرفق المعلومات العالمية للتنوع البيولوجي

ويشكل مرفق المعلومات العالمية للتنوع البيولوجي حجر الزاوية في بيانات التنوع البيولوجي المفتوحة، إذ يجمع بلايين سجلات الأنواع من مئات المؤسسات في جميع أنحاء العالم، بما في ذلك متاحف التاريخ الطبيعي، والأعشاب، ومنابر علوم المواطنين، ويوفر هذا المرفق، بالنسبة لباحث يرسم موقعا ساخنا، نقاط البيانات الأولية اللازمة لبدء التحليل، وهو نقطة انطلاق أساسية لفهم الأنواع التي تعيش فيها.

الاستشعار عن بعد من الفضاء والجو

وتوفر السواتل السياق البيئي، ويوفر برنامج لاندسات التابع لوكالة ناسا/الولايات المتحدة الأمريكية محفوظات لمدة خمسين عاما لسطح الأرض، مما يتيح للمحللين تتبع التغيرات في الغطاء الحرجي والتحضر والتوسع الزراعي على مر الزمن، وتوفر بعثة هيئة الفضاء الأوروبية " سينتينيل-2 " صورة بصرية عالية الاستبانة، تكون حاسمة في رسم خرائط لشبكة الغطاء النباتي.

In-Situ Data and Modern Sensors

ولا يمكن للسواتل أن تلتقط كل شيء، فالبيانات الأرضية ضرورية للاحتواء والتحقق، فالتقنيات الميدانية الحديثة تزيد بشكل كبير حجم البيانات الموجودة في الموقع المتاحة لتكامل نظم المعلومات الجغرافية، ويمكن لتحليل الحمض النووي البيئي أن يكشف الأنواع من عينة واحدة من عينات المياه، ويلتقط المسجلون الصوتيون الآليون أصوات غابة، مما يتيح للمبادرة تحديد هوية الطيور والمكالمات الأولية.

من قاعدة البيانات إلى البصيرة العملية: تدفق عملي للعمل

وعادة ما يتبع وضع خريطة لبقع التنوع البيولوجي تدفقاً منظماً ومكرراً للعمل، ويعد فهم هذه العملية أمراً أساسياً لتحقيق نتائج موثوقة.

  1. (أ) تشمل الخطوة الأولى تحميل بيانات عن حالات الأنواع من مصادر GBIF أو مصادر أخرى، وغالباً ما تتضمن هذه البيانات الأولية أخطاء، وازدواجية، وأخذ عينات متحيزة، ويشمل التنظيف إزالة السجلات بالإحداثيات المفقودة، وتصحيح التضارب في التصنيفات، والتصفية في المواقع التي تتسم بوضوح بالخطأ.
  2. Environmental Variable Selection:] Analysts must choose a set of predictor variables that are biologically meaningful for the target species. These might include climate data (e.g., BIO17, precipitation of the driest quarter), topographic data (elevation, slope, aspect), and land cover must be
  3. Model Building and Validation:] Using an SDM tool like MaxEnt, the cleaned data and environmental layers are processed. The data is typically divided into a training set to build the model and a test set to evaluate its performance. The Area Under the Curve (AUC) is a standard metric for assessing model accuracyes A high AUC suitable indicates that the model effectively distinguish
  4. Map Creation and Interpretation:] The final model output is a continuous probability surface, often visualized as a color-coded raster map. This map is brought into a GIS platform like QGIS or ArcGIS. Analysts can then overlay this map with existing protected area boundaries to identify high-priority map which are currently unproect.

التطبيقات العالمية الحقيقية في بؤر ساخنة حرجة

وتتجلى القوة النظرية لنظام المعلومات الجغرافية على أفضل وجه من خلال تأثيره على العالم الحقيقي في بؤر ساخنة محددة.

"الأندوب الاستوائية"

إن منطقة الأنديز الاستوائية هي أكثر المناطق تنوعا بيولوجيا على الكوكب، حيث توجد آلاف الطيور النباتية، وقد استخدم تحليل نظم المعلومات الجغرافية هنا لنموذج الآثار المحتملة لتغير المناخ على هجرة الأنواع، ومن خلال رسم خرائط التحول التصاعدي لمناطق الحرارة، حدد الباحثون مناطق التطهير الحرجة التي يمكن أن تعيش فيها الأنواع بوصفها حرارة مناخية، ويجري الآن إعطاء الأولوية لهذه البقايا من أجل الحماية، بما يكفل أن الاستثمارات في الحفظ ستواجهة في المستقبل.

مدغشقر

إن مدغشقر أولوية عالمية لحفظ الجمود، إذ أن أكثر من 90 في المائة من أنواع الليمور في الجزيرة مهددة بالانقراض، ويعزى ذلك إلى حد كبير إلى إزالة الغابات، وقد جمعت رسم خرائط نظام المعلومات الجغرافية مع صور ساتلية عالية الاستبانة لتتبع تجزؤ الغابات في وقت قريب من الواقع، ومن خلال وضع بيانات عن حوادث الجمر على رأس خرائط التجزؤ، حددت مجموعات الحفظ أكثر القطع حرجة من الكربون المتبقي.

الغابات المطيرة في جنوب شرق آسيا

وتعاني البؤر الساخنة في جنوب شرق آسيا، مثل صندالاند والفلبين، من ضغوط هائلة من الزراعة الصناعية، ولا سيما زيت النخيل، وتستخدم أدوات نظام المعلومات الجغرافية لرصد تنبيهات إزالة الغابات من من منابر مثل منظمة رصد الغابات العالمية، وتستخدم الحكومات والمنظمات غير الحكومية هذه الإنذارات لتحديد عمليات إزالة الألغام بصورة سريعة والتصدي لها، كما تستخدم نظام المعلومات الجغرافية لنموذج متطلبات الموئل للأنواع الرئيسية مثل أونغوتان، مما يساعد على تحديد ممرات الغابات التي تربط بين السكان الذين يعيشون في معزولة من مزارع زيت النخيل.

التصدي للتحديات المستمرة في رسم خرائط التنوع البيولوجي

ورغم قوتها، فإن رسم خرائط بقع ساخنة قائمة على نظام المعلومات الجغرافية يواجه عقبات كبيرة يتعين على المحللين أن يبحروا.

ألعاب البيانات وبيوت أخذ العينات

ولا توزع بيانات التنوع البيولوجي بالتساوي، وكثيرا ما تكون البؤر الساخنة في مناطق نائية أو حادة أو خطرة، وتميل الدراسات الاستقصائية العلمية إلى التكتلات بالقرب من الطرق والأنهار البحرية ومراكز البحوث، مما يؤدي إلى وجود تحيز منهجي متأنٍ في أخذ العينات، في البيانات، وقد تؤدي النماذج التي يتم تدريبها على البيانات المتحيزة إلى التقليل من أهمية التقنيات القائمة على نظام المعلومات الجغرافية.

Dynamic Boundaries and Climate Change

إن نقطة الحضيض ليست سمة ثابتة، فتغير حدودها بمرور الوقت بسبب العمليات الطبيعية والنشاط البشري، وتغير المناخ يتحول بنشاط إلى نطاقات من طفولة الأنواع وارتفاعها، إذ أن المنطقة المحمية التي أنشئت اليوم لحماية أنواع محددة قد لا تكون مناسبة لتلك الأنواع في غضون 50 عاما، ولذلك يجب أن تكون نماذج نظم المعلومات الجغرافية دينامية، وأن تتضمن سيناريوهات لتغير المناخ في المستقبل وتغير استخدام الأراضي لتحديد المناطق التي ستظل بحاجة ماسة إلى المستقبل.

The Future of GIS in Conservation Biology

ويتطور مجال نظم المعلومات الجغرافية الحافظة بسرعة، مدفوعاً بتقدم في السلطة الحاسوبية، والاستخبارات الاصطناعية، وتكنولوجيا الاستشعار.

فالاستخبارات الفنية والتعلم العميق يغيران طريقة تجهيز الصور الساتلية، ويمكن الآن تدريب الشبكات العصبية على الكشف تلقائيا عن أنواع الأشجار الفردية، وإحصاء الحيوانات في الصور الحرارية، وتحديد عمليات التعدين أو قطع الأشجار غير القانونية بدقة عالية، وتتيح برامج حاسوبية متشابكة مثل غوغل إينغين للباحثين تجهيز محفوظات ضخمة للبيانات الساتلية دون الحاجة إلى حاسوب محلي قوي، مما يضفي الطابع الديمقراطي على الباحثين الذين يُدخلون إلى الاستشعار عن بعد المتقدم.

كما أن علوم المواطنين تؤدي دورا متزايدا، فالأجهزة المتنقلة تتيح للمتفرجين والسياح والمجتمعات المحلية تقديم صور مصورة من النباتات والحيوانات مصممة جغرافيا مباشرة إلى قواعد البيانات العالمية، وتساعد هذه البيانات التي يحشدها الناس على سد الثغرات الهامة في البيانات، ولا سيما في البؤر الساخنة التي تكتشفها المناطق الحضرية والتي تنذر فيها الدراسات الاستقصائية التقليدية، وأخيرا، توفر الطائرات بدون طيار جسرا بين صور ساتلية ملتقطة في الفضاء والرحلات الطائرات المجهزة باه باه باه باه وباهظة باهظة باهظة باهظة.

من خريطة إلى عمل

إن رسم خرائط التنوع البيولوجي للأرض مع نظام المعلومات الجغرافية هو أكثر بكثير من عملية أكاديمية، وهو أداة عملية أساسية للبقاء، ورسم خريطة سليمة تترجم الأزمة الصامتة للانقراض إلى لغة مكانية واضحة يمكن أن يفهمها ويتصرف عليها صناع القرار، ويظهر المكان الذي ينبغي فيه بناء طريق، حيث سيكون للمتنزه الوطني الجديد أكبر أثر، وكيفية ربط الموائل المجزأة بشبكة مرئية، تتنفس.